WO2006061238A1

WO2006061238A1 - Elektromechanische feststell-bremsanlage und elektronisches system zum betreiben derselben

Info

Publication number: WO2006061238A1
Application number: PCT/EP2005/013232
Authority: WO
Inventors: Boris KÖTH; Bernd SCHÖNWALD; Ralf Leiter; Stefan Grieser-Schmitz
Original assignee: Lucas Automotive Gmbh
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2006-06-15
Also published as: EP1819567A1; DE502005010982D1; DE102004059546A1; US9302656B2; JP2008522888A; EP1819567B1; EP1819567B2; ATE498525T1; US20080105502A1

Abstract

Für ein elektronisches System zum Betreiben einer elektromechanischen Feststell-Bremsanlage eines Fahrzeugs mit einer Eingabeeinheit (10) zum Erfassen eines Fahrerwunsches, der von einer Steuereinheit ausgewertet wird, die wenigstens eine Stelleinheit (31, 32) zum Betätigen wenigstens einer Bremse ansteuert, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit aus wenigstens zwei Steuerkomponenten (21, 22, 23) besteht, von denen eine erste Steuerkomponente (21) der Eingabeeinheit (10) und wenigstens eine zweite Steuerkomponente (22, 23) der wenigstens einen Stelleinheit (31, 32) zugeordnet ist.

Description

Elektromechanische Feststell-Bremsanlage und elektronisches System zum

Betreiben derselben

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektronisches System zum Betreiben einer elektromechani- schen Feststell-Bremsanlage eines Fahrzeugs, mit einer Eingabeeinheit zum Erfassen eines Fahrerwunsches, der von einer Steuereinheit ausgewertet wird, die wenigstens eine Stelleinheit zum Betätigen wenigstens einer Bremse ansteuert.

Eine elektromechanische Feststell-Bremsanlage ist unter anderem aus der DE 197 32 168 Cl bekannt. Als Stelleinheit dient hier eine von einem Elektromotor betätigte Spindel/Mutter-Anordnung, mittels der der Bremskolben einer Bremse der Betriebs- Bremsanlage mechanisch festgestellt werden kann.

Aus der EP 1 128 999 Bl ist eine Eingabeeinheit zum Erfassen eines Fahrerwunsches für eine elektromechanische Feststell-Bremsanlage bekannt. Dabei steht die Eingabeeinheit mit einer elektronischen Steuereinheit in Verbindung, die ihrerseits die von der Eingabeeinheit gelieferten Signale unmittelbar in entsprechende Ansteuersignale für eine Stelleinheit umwandelt, um die Feststell-Bremsanlage in den gewünschten Betätigungszustand zu überführen.

Um auch im Fehlerfall eine Erkennung des Fahrerwunsches bezüglich einer Betäti- gung der Feststell-Bremsanlage, also Zuspannen oder Lösen, und gleichzeitig eine Fehlerdiagnose zu ermöglichen, muss gemäß der EP 1 128 999 Bl die Eingabeeinheit als Taster bzw. Wipptaster mit mehreren Schaltstellungen ausgeführt werden und in jeder Schaltstellung zumindest zwei redundante Signale an die elektronische Steuereinheit liefern.

Von daher besteht der Nachteil, dass für die elektrische Verbindung zwischen Eingabeeinheit und Steuereinheit eine Vielzahl von Leitungen parallel zu schalten ist. So müssen gemäß der EP 1 128 999 Bl bereits bei drei Schaltstellungen und zwei redundanten Signalen pro Schaltstellung einschließlich der Versorgungs- und Masselei- tungen insgesamt acht Leitungen bereitgestellt werden. Das macht deutlich, wie aufwendig sich die elektrische Verbindung zwischen Eingabeeinheit und Steuereinheit gestaltet, zumal für jede Leitung eine zuverlässige elektrische Kontaktierung, z.B. Steckverbindung, sowohl auf Seite der Eingabeeinheit als auch auf Seite der Steuereinheit vorzusehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem genannten Nachteil unter Beibehal- tung der Systemsicherheit entgegenzuwirken.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Steuereinheit wenigstens zwei Steuerkomponenten umfasst, von denen eine erste Steuerkomponente der Eingabeeinheit zugeordnet ist und wenigstens eine zweite Steuerkomponente der we- nigstens einen Stelleinheit zugeordnet ist.

So kann die bei bekannten Systemen erforderliche Steuereinheit als solche entfallen, da sie in geeignete Steuerkomponenten aufgeteilt wird, die in geeigneter Weise auf die Eingabeeinheit und die wenigstens eine Stelleinheit örtlich sowie funktionell ver- teilt und dort integriert werden können.

Deshalb wird aber nicht nur der Aufwand für das Gehäuse und der Einbauraum der bei bekannten Systemen erforderlichen Steuereinheit eingespart, sondern vor allem reduziert sich der Aufwand für die elektrische Kontaktierung zwischen der Eingabe- einheit und der wenigstens einen Stelleinheit. Denn es kann eine aufwändige elektrische Verbindung zwischen der Eingabeeinheit und der sonst üblichen Steuereinheit eingespart werden, da z.B. die Eingabeeinheit und die erste Steuerkomponente auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet werden können. Ebenso kann die elektrische Verbindung zwischen der sonst üblichen Steuereinheit und der wenigstens ei- nen Stelleinheit eingespart werden, die sich bei bekannten Systemen gleichfalls aufwändig gestaltet, da sie für die verhältnismäßig hohe Lasten der elektrischen Betätigung, z.B. Elektromotor oder Elektromagnet, der Stelleinheit ausgelegt werden muss.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die Steuerkomponente, die der Eingabeeinheit zugeordnet ist, die Zentrale des Systems ist, die den Fahrerwunsch auswertet und die entsprechende Ansteuerung (z.B. Zuspannen oder Lösen) der wenigstens einen Stelleinheit vornimmt. Folglich umfasst diese „Zentrale" die heute bei einem elektronischen System übliche Rechner- bzw. Mikroprozessoreinheit, die den für die Feststell-Bremsanlage gewünschten Betätigungszustand steuert und/oder regelt und auf der sich der Steuer- und/oder Regelalgorithmus per Software implementieren lässt. Da sich die Eingabeeinheit ohnehin an einer vom Fahrer günstig zu bedienenden Stelle im Fahrzeuginnenraum befindet, ist die Rechner- bzw. Mikroprozessoreinheit in der Regel geschützt untergebracht.

Gleichfalls kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steuerkomponente, die der wenigstens einen Stelleinheit zugeordnet ist, zum Ansteuern der Stelleinheit erforderliche Leistungsschalter, wie z.B. Transistoren, um- fasst. Die in die Eingabeeinheit integrierte Steuerkomponente weist somit keine Leistungsschalter auf, die die Eingabeeinheit einer thermischen Belastung aussetzen, so dass für diese keine aufwendigen Kühlmaßnahmen erforderlich sind. Andererseits ist die dadurch in einer Stelleinheit verursachte zusätzliche thermische Belastung als weniger kritisch anzusehen, da die Stelleinheit elektrische Betätigungen aufweist, die aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen elektrischen Last eine nicht unerhebliche Temperaturerzeugung aufweisen, für die ohnehin Kühlmaßnahmen getroffen werden.

Das „Auslagern" der Leistungsschalter hat weiterhin den Vorteil, dass die elektrische Verbindung zwischen den Steuerkomponenten der Eingabeeinheit und der wenigstens einen Stelleinheit mittels „einfacher" elektrischer Leitungen ausgestaltet werden kann, da sie nicht für hohe Stromlasten ausgelegt werden muss.

Sofern die Steuerkomponente der wenigstens einen Stelleinheit mit einer elektronischen Schnittstelle, die auch eine „einfache" Rechner- bzw. Mikroprozessoreinheit sein könnte, ausgerüstet ist, besteht der große Vorteil, dass die Steuerkomponenten über ein Kommunikationssystem (z.B. einen CAN-Bus, einen LIN-Bus oder ein anderes Bussystem) zusammenwirken können. Dabei könnte es sich sowohl um ein ei- gens für die Feststell-Bremsanlage vorgesehenes Kommunikationssystem handeln, es könnte aber auch ein im Fahrzeug ohnehin vorhandenes Kommunikationssystem mit verwendet werden, über das außerdem ein Zusammenwirken mit anderen Fahrzeugsystemen, z.B. einer mit ABS oder ESP ausgestatteten Betriebs-Bremsanlage oder einer Motorleistungssteuerung, möglich wäre.

In manchen Situationen kann es zweckmäßig sein, eine Redundanz bezüglich des Kommunikationssystems zwischen den Steuerkomponenten vorzusehen. Gemäß einer Weiterbildung dieses Ansatzes ist für zumindest eines der redundant vorgesehenen Kommunikationssysteme oder einen der redundant vorgesehenen Kommunikationssystem-Teile eine eigenständige Stromversorgung vorgesehen. Diese eigenständige Stromversorgung ist zweckmäßigerweise auch im geparkten Zustand des Fahrzeugs verfügbar. Auf diese Weise kann ein Nachspannen der Feststell- Bremse selbst bei abgestellter Zündung gewährleistet werden.

Die der Stelleinheit zugeordnete zweite Steuerkomponente kann sich mit einer oder mehreren weiteren Systemeinheiten in Kommunikation befinden. So kann eine weitere Systemeinheit einem Automatikgetriebe zugeordnet sein. Zweckmäßigerweise ermöglicht die dem Automatikgetriebe zugeordnete weitere Systemeinheit eine automatische Verriegelung der Feststell-Bremsanlage in einer dem Zustand „Parken" zugeordneten Getriebestellung.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen, in denen vier bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer elektronischer Systeme in Blockschaltbildern dargestellt sind, näher erläutert.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist in eine Systemeinheit 10, die z.B. eine Eingabeeinheit sein kann, die mittels eines Schaltmittels einen Fahrerwunsch zur Betätigung der Feststell-Bremsanlage erfasst, eine elektronische Steuerkomponente 21 integriert.

Als so bezeichneter „Master" umfasst die elektronische Steuerkomponente 21 eine zentrale Rechnereinheit, die den Fahrerwunsch auswertet und die Ansteuerung der Feststell-Bremsanlage bestimmt. Dazu wirkt die elektronische Steuerkomponente 21 durch Datenaustausch über ein Kommunikationssystem 40, z.B. einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus, mit anderen, als „Slave" bezeichneten, elektronischen Steuerkompo- nenten 22 und 23 zusammen, die in Stelleinheiten 31 und 32, die den Bremsen des Fahrzeugs zugeordnet sind, integriert sind. Aufgrund der Integration der elektronischen Steuerkomponenten 22 und 23 stellen die Stelleinheiten 31 und 32 so bezeichnete „Smarf-Aktuatoren dar.

Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ein redundant ausgebildetes Kommunikationssystem 40a, 40b für die elektronischen Steuerkomponenten 22, 23 vorgesehen. Die elektronische Steuerkomponente 21 der Systemeinheit 10 wirkt über den ersten Kommunikationssystemteil 40a mit der elektronischen Steuerkomponente 22 der ersten Stelleinheit 31 und über den zweiten Kommunikationssystemteil 40b mit der elektronischen Steuerkomponente 23 der zweiten Stelleinheit 32 zusammen. Dadurch besteht die Möglichkeit, bei Ausfall eines der beiden Kommunikationssystemteile 40a, 40b wenigstens eine der Stelleinheiten 22, 23 noch ansteuern zu können. Dies bedeutet konkret für die Feststell-Bremsanlage, dass im Fehlerfall wenigstens eine der den Bremsen zugeordneten Stelleinheitein 31, 32 noch betätigt werden kann, um die gesetzlichen Mindestanforderung (z.B. Halten des Fahrzeugs an einem Hügel mit einer Neigung von 8%) zu erfüllen.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel erweiternd, umfasst das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eine weitere Systemeinheit 50 mit einer eigenen elektronischen Steuerkomponente 51, die über ein redundant ausgebildetes Kommunikationssystem 40a, 40b mit den elektronischen Steuerkomponenten 22 und 23 zusammenwirkt. Die redundant vorgesehenen Kommunikationssystemteile 40a, 40b sind wie im zweiten Ausführungsbeispiel parallel zueinander vorgesehen.

Eine geeignete Anwendung für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist dann gege- ben, wenn eine Betätigung der Stelleinheiten 31 und 32 bzw. der diesen zugeordneten Bremsen auch unabhängig von der Systemeinheit 10 erfolgen soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn es sich bei der Systemeinheit 50 um die Steuereinheit eines automatischen Getriebes handelt, bei dem z.B. in der mit „Parken* oder kurz „P" bezeichneten Getriebestellung eine automatische Verriegelung der elektro- mechanischen Feststell-Bremsanlage erfolgt. Hier können Aufwand und Kosten für die sonst übliche Getriebeverriegelung (Parksperre) eingespart werden.

Eine Betätigung der Feststell-Bremsanlage ist gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel daher sowohl mittels ihres eigentlichen Bedienelementes, der Eingabe- einheit 10, möglich, als auch mittels des Bedienelementes der Systemeinheit 50, das im Fall eines automatischen Getriebes dessen vom Fahrer zu bedienender Wählhebel ist. Selbiges trifft natürlich auch dann zu, wenn es sich bei der Systemeinheit 50 um die Steuereinheit einer Diebstahlsicherung, eines Zündschlosses usw. handelt. Auch hier besteht der Vorteil, dass die jeweilige Systemeinheit 50 wegen des Zugriffes auf das Kommunikationssystem 40a bzw. 40b nicht mit zusätzlichen, teuren Leistungsschaltern ausgestattet werden braucht, um eine Betätigung der Feststell- Bremsanlage zu bewirken.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel ge- maß Fig. 1 ein gemeinsames Kommunikationssystem 40 gezeigt. Des Weiteren ist ein standardmäßiges Kommunikationssystem 30 in Gestalt eines CAN-Bus vorgesehen. An das Kommunikationssystem 40 sind zusätzliche elektrische Steuerkomponenten 71 von weiteren Stelleinheiten 70 angeschlossen. Als Beispiel sei eine Lenkradverriegelung erwähnt, die anstelle oder ergänzend zur im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erwähnten Verriegelung der elektromechanischen Feststell-Bremsanlage betätigt wird, um das Lenkrad bei geparktem Fahrzeug zum Zweck der Diebstahlsicherung zu arretieren.

Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn an das Kommunikationssystem 40 elektrische Steuerkomponenten 61 von im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Systemeinheiten 60, z.B. der mit ABS oder ESP ausgestatteten Betriebs-Bremsanlage oder der Motorleis- tungssteuerung, angeschlossen sind, um z.B. während automatisierter Anfahr- und Anhaltevorgänge an Steigungen oder im „Stop-and-Go^ΛΛ-Verkehr eine Betätigung der Feststell-Bremsanlage unabhängig von der Systemeinheit 10 vorzunehmen.

Grundsätzlich kann das Kommunikationssystem ein im Fahrzeug ohnehin vorhandenes Kommunikationssystem (z.B. CAN-Bus oder LIN-Bus, vgl. Fig. 4) sein oder ein solches mit verwenden. Für die Systemsicherheit ist es aber von Vorteil, das Kommunikationssystem der Feststell-Bremsanlage als eigenständiges System auszugestalten. Denn so kann selbst bei Ausfall oder beim Abschalten des im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Kommunikationssystems die Feststell-Bremsanlage noch betä- tigt (z.B. im geparkten Zustand des Fahrzeugs nachgespannt) werden. Dabei besteht eine besonders hohe Systemsicherheit, wenn für das Kommunikationssystem der Feststell-Bremsanlage eine eigenständige Stromversorgung vorgesehen ist.

Es versteht sich, dass die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 erwähn- ten Merkmale und Vorteile untereinander frei kombinierbar sind. So kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 z.B. auch die Verwendung eines redundanten Kommunikationssystems wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 vorteilhaft sein.

Ein System gemäß einem der obigen Ausführungsbeispiele ist nicht nur in Kombination mit einer elektromechanischen Feststell-Bremse denkbar, sondern kann ganz allgemein herkömmliche Steuergeräte ersetzen, beispielsweise für einen elektrischen Fensterheber, eine elektrische Sitzeinstellung oder ein elektrisches Schiebedach. Auch eine Verwendung in sicherheitskritischen Industrieanlagen ist denkbar. In all diesen Einsatzbereichen gestattet das hier vorgeschlagene „Master-Slave"-Konzept eine Optimierung der Kontaktierung und Verkabelung sowie eine damit einhergehende Eliminierung möglicher Stör- und Fehlerquellen.

Claims

Patentansprüche

1. Elektronisches System zum Betreiben einer elektromechanischen Feststell- Bremsanlage eines Fahrzeugs, mit wenigstens einer Eingabeeinheit (10) zum

Erfassen eines Fahrerwunsches, der von einer Steuereinheit ausgewertet wird, die wenigstens eine Stelleinheit (31, 32) zum Betätigen wenigstens einer Bremse ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit wenigstens zwei Steuerkomponenten (21, 22, 23) umfasst, von denen eine erste Steuer- komponente (21) der Eingabeeinheit (10) zugeordnet ist und wenigstens eine zweite Steuerkomponente (22, 23) der wenigstens einen Stelleinheit (31, 32) zugeordnet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkomponente (21), die der Eingabeeinheit (10) zugeordnet ist, den Fahrerwunsch auswertet und die Ansteuerung der wenigstens einen Stelleinheit (31, 32) festlegt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigs- tens eine zweite Steuerkomponente (22, 23), die der wenigstens einen Stelleinheit (31, 32) zugeordnet ist, zum Ansteuern der Stelleinheit erforderliche Leistungsschalter umfasst.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkomponenten (21, 22, 23) über wenigstens ein Bussystem (30, 40, 40a,

40b) miteinander kommunizieren.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkomponenten (21, 22, 23) über ein redundant ausgelegtes Kommunika- tionssystem (40a, 40b) miteinander kommunizieren.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemeinheit (50) mit einer dritten Steuerkomponente (51) vorgesehen ist, die mit der wenigstens einen zweiten Steuerkomponente (22, 23) der wenigs- tens einen Stelleinheit (31, 32) kommuniziert.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeinheit (50) einem Automatikgetriebe zugeordnet ist.

5 8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkomponente (21) und die wenigstens eine zweite Steuerkomponente (22, 23) in einem Master-Slave-Verhältnis zueinander stehen.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lo erste Steuerkomponente (21) örtlich im Bereich der Eingabeeinheit (10) vorgesehen ist.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zweite Steuerkomponente (22, 23) in die wenigstens eine i5 Stelleinheit (31, 32) integriert ist.

11. Elektromechanische Feststell-Bremsanlage, umfassend ein elektronisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

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